淺論安全閥的可靠性
0、前言
安全閥作為鍋爐重要的安全附件,它的特點(diǎn)是能夠自動(dòng)啟閉排汽泄壓,其作用是保證鍋爐安全運行。因此,安全閥作為鍋爐的保護裝置,必須具有高度的可靠性:即在鍋爐超壓時(shí),能夠正確、及時(shí)地起跳排汽泄壓,不能有任何因素影響它的起跳;且安全閥的排汽量必須大于鍋爐最大連續產(chǎn)汽量,否則安全閥就因不能有效地排汽泄壓從而失去保護作用。
隨著(zhù)科學(xué)的進(jìn)步,現代電站鍋爐都朝著(zhù)高參數大容量方向發(fā)展。以往的重錘式、脈沖式安全閥已不能適應現代鍋爐的要求。在超高壓、亞臨界壓力以及超臨界壓力的鍋爐上均采用彈簧式安全閥。對于安全閥的可靠性,在它被設計時(shí)已做了充分的考慮。但在其使用過(guò)程中,因存在主觀(guān)和客觀(guān)上的各種因素影響著(zhù)安全閥的安全運行,以下就安全閥的可靠性做一些論述。
1、安全閥動(dòng)作壓力的整定
安全閥動(dòng)作壓力的整定是安全閥正確起跳的前提和保證。關(guān)于安全閥動(dòng)作壓力,在《電力工業(yè)鍋爐監察規程》中已有明確規定,具體數值如表1。從表1中可以看出,在正常狀態(tài)下,安全閥在相當于0.04-0.1倍工作壓力的密封力的作用下嚴密關(guān)閥;在鍋爐超壓時(shí),安全閥能夠依次逐個(gè)迅速起跳排汽泄壓,保證鍋爐安全運行。為了防止閥瓣與閥座發(fā)生粘接,必須對安全閥定期進(jìn)行起跳試驗,以檢查安全閥的可靠性。
表1 安全閥啟座壓力表
2、活塞式盤(pán)形彈簧安全閥工作原理
在125MW機組的鍋爐上,大多數采用的是活塞式盤(pán)形彈簧安全閥。它的工作原理是由一組盤(pán)形彈簧鋼片組成的彈簧產(chǎn)生的彈力,通過(guò)閥桿直接作用于閥瓣上,使安全閥保持密封。通過(guò)調節螺栓來(lái)調整彈簧的彈力以達到開(kāi)啟的壓力。當鍋爐壓力超過(guò)規定值時(shí),蒸汽作用在閥瓣上的力大于彈簧的彈力,閥瓣被蒸汽抬起,安全閥起跳排汽泄壓;隨著(zhù)安全閥的排汽泄壓,蒸汽壓力下降,當蒸汽作用在閥瓣上的力小于彈簧彈力時(shí),安全閥在彈力的作用下回座關(guān)閥。
表2 汽包安全閥的整定值 單位:MPa
為了改善安全閥的嚴密性和提高安全閥啟、的靈敏性,在安全閥的上部附設有壓縮空氣氣缸和必要的輔助設備。在鍋爐汽壓正常時(shí),壓縮空氣在壓力繼電器和電磁轉換閥的控制下,由氣管進(jìn)入活塞上部,而活塞下部則與大氣相通,通過(guò)閥桿在閥瓣上增加了壓縮空氣的作用力,使安全閥關(guān)閉嚴密;當汽壓達到起跳壓力時(shí),壓力繼電器使電磁轉換閥換向,活塞上部與大氣相通卸荷,壓縮空氣進(jìn)入活塞下部使安全閥迅速排汽泄壓;當汽壓達到規定的回座壓力時(shí),電磁轉換閥在壓力繼電器的控制下再次自動(dòng)切換,壓縮空氣進(jìn)入活塞上部,而活塞下部與大氣相通卸荷,安全閥保持密封。
活塞式盤(pán)形彈簧安全閥在使用過(guò)程中,由于壓縮空氣受電磁閥的控制,電磁閥受壓力繼電器的控制,而壓力繼電器又必須有電源支持,故而當電路出現故障或廠(chǎng)用電中斷時(shí),電磁閥失電而不能有效地轉換,使活塞上部的壓縮空氣不能卸荷,活塞上部密閉著(zhù)的壓縮空氣將導致安全閥拒跳,鍋爐嚴重超壓;即使在電路正常情況下,電磁閥也經(jīng)常會(huì )發(fā)生切換不到位的情況,致使活塞上部的壓縮空氣無(wú)法安全卸荷。這些都極大地降低了安全閥的可靠性。在安全閥的定期試跳上,盡管安全閥配有手動(dòng)板手,但在安全閥起跳試驗上,活塞式盤(pán)形彈簧安全閥又具有較好的靈活性,因為它可以在鍋爐汽壓正常狀態(tài)下,由手操按鈕使壓力繼電器動(dòng)作,電磁轉換閥切換,壓縮空氣進(jìn)入活塞下部使安全閥起跳排汽,以檢查安全閥的起跳可靠性。
3、純彈簧安全閥的工作原理
在300MW機組的鍋爐上,現在普遍配置的是純彈簧安全閥。安全閥的關(guān)閉只受閥桿傳遞來(lái)的彈簧的彈力控制。安全閥啟座壓力可由調節螺栓來(lái)調整。安全閥的啟閉是由閥瓣上的彈簧彈力與蒸汽作用力發(fā)生交替變化完成的。純彈簧安全閥從結構上減少了安全閥的不利因素,具有較強的可靠性。但在安全閥的定期試跳上,盡管安全閥配有手動(dòng)板手,但安全閥在起跳排汽時(shí)會(huì )產(chǎn)生巨大的噪聲,故操作人員不能接近安全閥,只有通過(guò)手動(dòng)扳手來(lái)做起跳試驗。因此對于純彈簧安全閥的定期試跳,只有人為的造成鍋爐超壓,這對鍋爐設備又會(huì )帶來(lái)一定的負面影響。
4、糾正對安全閥的模糊概念
在人們的腦海中,對于安全閥存有一些模糊概念,它將直接影響安全閥工作的可靠性,因此必須澄清。
模糊概念之一就是對安全閥的選型配置認識不清,只以蒸汽壓力作為安全閥的確定因素。在125MW機組中,鍋爐安全閥的選型配置如表3 。一些人認為,再熱蒸汽壓力很低,因而安全閥配置數量多且口徑大是沒(méi)有必要的,只要保證再熱器系統有4 臺安全閥能正確動(dòng)作就可以。這將給鍋爐埋下極大的隱患,因為安全閥的選型配置是要保證安全閥的排汽量大于鍋爐最大連續產(chǎn)汽量或等于再熱蒸汽量,盡管熱蒸汽壓力很低,但再熱蒸汽的比容很大,這就決定了再熱蒸汽排汽通道截面積很大,因而安全閥的數量和口徑就大。
表3 125MW鍋爐安全閥配置表
模糊概念之二是對安全閥的定期試跳觀(guān)點(diǎn)不一致,認為安全閥的定期試跳會(huì )損傷安全閥的密封面從而造成安全閥的泄漏,尤其是純彈簧安全閥要在人為的超壓下才可進(jìn)行,勢必影響鍋爐的經(jīng)濟性。這種觀(guān)念將導致安全閥長(cháng)期處于關(guān)閉狀態(tài),瓣和閥座很容易發(fā)生粘接。由于只有在鍋爐突然出現異常時(shí),鍋爐超壓安全閥才會(huì )動(dòng)作,這就有可能在鍋爐的一個(gè)大修周期內安全閥都不動(dòng)作一次。如不定期對安全閥做起跳試驗,就不能及時(shí)了解安全閥的可靠程度和及時(shí)發(fā)現安全閥的隱患。另外,在安全閥的設計中,已對它的密封性做了保證,安全閥的定期試跳并不是安全閥泄漏的主導因素,更何況安全閥的經(jīng)濟性應建立在可靠性的基礎上。
5、結束語(yǔ)
在安全閥的使用過(guò)程中,正確合理配置安全閥的工作狀態(tài),是安全閥具有穩定可靠性的先決條件。安全閥彈簧的正確檢修是安全閥可靠性的物質(zhì)保證。通過(guò)對彈簧全壓縮過(guò)程的測試和比較,可以正確、及時(shí)地掌握彈簧的時(shí)效性,使彈簧能夠長(cháng)期穩定地滿(mǎn)足安全閥的工作要求。彈簧的宏觀(guān)檢查和硬度值的測試只是一種檢修方法,而不能代替檢修工作。
